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迈克耳孙干涉仪

１８８１年迈克耳孙（Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ，１８５２—１９３１）制成可

以测定微小长度、折射率和光波波长的第一台干涉仪。后来，他又用干涉仪做了

３个闻名于世的重要实验：迈克耳孙—莫雷（Ｍｏｒｌｅｙ，１８３８—１９２

３）“以太”漂移实验，实验结果否定了“以太”的存在，解决了当时关于“以

太”的争论，并确定光速为定值，为爱因斯坦（Ｅｉｎｓｔｅｉｎ，１８７９—

１９５５）发现相对论提供了实验依据；迈克耳孙与莫雷最早用干涉仪观察到氢

原子光谱中巴耳末系的第一线为双线结构，并以此推断光谱线的精细结构；迈克

耳孙首次用干涉仪测得镉红线波长（λ＝６４３.８４６９６ｎｍ），并用此波

长测定了标准米的长度（１ｍ＝１５５３１６４.１３镉红线波长）。此外，迈

克耳孙于１９２０年用一台高分辨率的干涉仪测量猎户星座一等变光星的直径

约为太阳直径的３倍，这是人类首次精确测量太阳之外的恒星的大小。

迈克耳孙干涉仪在近代物理和近代计量技术中起了重要作用。今天迈克耳孙

干涉仪已被更完善的现代干涉仪取代，但它的基本结构仍然是许多现代干涉仪的

基础。

【预习重点】

（１）迈克耳孙干涉仪的构造原理和调节使用方法。

（２）薄膜的等倾干涉和等厚干涉。

（３）如何利用迈克耳孙干涉仪测量光的波长。

参考书：《光学》，母国光、战元龄编，第八章；《光学》上册，赵凯华、

钟锡华编，第三章。

【仪器】

迈克耳孙干涉仪、低压钠灯、白炽灯、带“Ｔ”标志的毛玻璃片。

图３３—１迈克耳孙干涉仪

１—分束器Ｇ；２—补偿板Ｇ；３—可动反射镜Ｍ；４—固定反射镜Ｍ；５

１２１２

—反射镜调节螺丝；６—导轨；７—水平拉簧螺丝；８—垂直拉簧螺丝；９—微

调手轮；１０—粗调手轮；１１—读数窗口；１２—光屏

迈克耳孙干涉仪是根据分振幅干涉原理制成的精密实验仪器，主要由４个高

品质的光学镜片和一套精密的机械传动系统装在底座上组成（图３３—１）。其

中作为分束器的Ｇ是一面镀有半透膜的平行平面玻璃板，与相互垂直的Ｍ和Ｍ

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两个反射镜各成４５°角，它使到达镀镆处的光束一半反射一半透射，分为两

２

个支路Ⅰ和Ⅱ（图３３—２所示），又分别被Ｍ和Ｍ反射返回分束器会合，射

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向观察位置Ｅ。补偿板Ｇ平行于Ｇ，是一块与Ｇ的厚度和折射率都相同的平

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行平面玻璃。它用来补偿光束Ⅱ在分束器玻璃中少走的光程，使两光路上任何波

长的光都有相同的程差，于是白光也能产生干涉。Ｍ是固定的，Ｍ装在拖板上。

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转动粗调手轮，通过精密丝杠可以带动拖板沿导轨前后移动，导轨的侧面有毫米

直尺。传动系统罩读数窗口内的圆分度盘每转动１格，Ｍ镜移动０.０１ｍｍ，

１

右侧的微调手轮每转动１个分格，Ｍ镜只移动10

１

-4-5

ｍｍ，估计到10ｍｍ。Ｍ和Ｍ的背后各有３个调节螺丝，可以调节镜面的

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法线方位。Ｍ镜水平和垂直的拉簧螺丝用于镜面方位的微调。

２

利用相干光在干涉仪上分成两支的特点，可以在一支光路中加入待研究的物

质。例如，加入气体盒来测定气体折射率。现代，迈克耳孙干涉仪也用于傅里叶

变换光谱研究。

使用迈克耳孙干涉仪需了解以下几点。

（１）在了解仪器的调节和使用方法之后才可以动手操作。

（２）光学玻璃件的光学表面绝对不许用手触摸，也不要自己